面向大数据应用的领域信息系统互操作能力研究

杨国富

〔摘要〕实现领域内信息系统互操作是大数据发展和应用的基础工作。面向大数据应用，依据IEEE关于互操作的定义，从能力角度出发构建理论框架，并从多个渠道收集资料比较分析中美健康信息系统互操作的方案和实践。相比美国而言，我国推进健康信息系统互操作的方案和实践在数据交换能力方面表现出明显优势，但是在数据使用能力方面则相对不足。为确保我国健康大数据发展和应用取得应有成效，应通过提升数据应用能力丰富数据来源，应保障健康数据安全消除参与各方的种种顾虑。

〔关键词〕大数据；健康信息系统；互操作；数据交换共享；中国；美国

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2017.05.024

〔中图分类号〕G203〔文献标识码〕A〔文章编号〕1008-0821（2017）05-0145-06

Research on Filed Information Systems Interoperability

Oriented to Big Data Application

——Based on a Comparative Analysis of the Health Field in China and the USAZhang HuipingDeng KaiYang Guofu

（School of Political Science and Public Administration，University of Electronic Science and

Technology of China，Chengdu 611731，China）

〔Abstract〕Implementing the interoperability of information systems in a certain field is the basis for big data development and application.Oriented to big data application and according to the IEEE definition of interoperability，this study constructed a theoretical framework from the perspective of capabilities，and conducted a comparative analysis of the solution and practice of health information systems interoperability in China and the USA using the framework.The results indicated that Chinas method had strong capabilities in data exchange but lacks in data use.To ensure that the development and use of health big data achieves effective outcome，Chinas government must enhance the capability of data use to enrich data sources，and guarantee health data security to eliminate all involved parties concerns.

〔Key words〕big data；health information system；interoperability；data exchange and sharing；China；the USA

作為一次颠覆性的技术革命，大数据正重构传统产业形态、带动新兴模式涌现[1]。在此背景下，实施大数据战略成为促进产业转型、改进公共服务的重要选项。2015年9月5日，国务院发布《关于印发促进大数据发展行动纲要的通知》，要求“加快大数据部署，深化大数据应用”[2]。但是发展大数据面临诸多挑战，其中之一是源于不同组织、不同信息系统的数据难以有效交换共享。自20世纪90年代起，特别是近10年来，伴随国家信息化水平的不断提升，在很多领域都建设了一大批信息系统，方便了人们的工作、生活和学习；然而，这些信息系统隶属不同组织、由不同厂商开发、采用的数据标准不尽相同，就造成系统之间无法直接连通，也就难以分享并使用彼此的数据。另一方面，大数据的真正价值“隐喻”在不同领域当中，其产生机理和转换规律具有高度领域依赖性[3]。因此，推动实现特定领域内不同组织的信息系统之间“互联互通”成为发展和应用大数据的一项基础工作。

信息系统之间的互联互通问题，学术界称之为“互操作（Interoperability）”。IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）将其定义为：“两个及以上的信息系统或构件之间交换信息以及使用交换得到信息的能力”[4]。可见，互操作意味着信息系统具备两种能力：一是连通其他信息系统进行信息交换的能力；二是融合交换得到的信息开展业务应用的能力。在大数据应用背景下，推进领域信息系统互操作应着重提升相应信息系统的数据交换能力和数据使用能力。近年来，国内学者非常关注领域信息系统互操作问题研究，例如张婕研究了实现语义互操作的映射方式[5]；杨京等分析了大数据背景下科学数据互操作的实践[6]。遗憾的是，国内缺少对面向大数据应用的领域信息系统互操作应具备能力及其评价的研究。

在人口老龄化、迁移自由化、就医成本居高不下、医疗资源分布很不均衡的大背景下，中美两国都将在全国范围内实现健康信息系统互操作作为推动医疗改革的重要手段，制定了一系列规划、政策和标准规范，并且取得了重要进展。中美两国在推进健康信息系统互操作的目标设定、进度安排和策略选择方面具有诸多相似性，在国土面积、人口分布方面也具有可比性，又分别是最大的发展中国家和发达国家。当然，二者在政治制度、医疗体制、社会文化等方面存在较大差异，也就决定了二者在推进健康信息互操作的做法上存在差异。因此，面向大数据应用比较分析中美健康信息系统互操作能力不仅具有可行性，也具有重要意义。

1中美健康信息系统互操作实践

11中国健康信息系统互操作实践

2003年3月，《全国卫生信息化发展纲要2002-2010年》提出开展区域卫生信息化建设试点，推动健康数据在区域内交换共享，健康信息系统互操作正式起步；2009年4月，《中共中央国务院关于深化医药卫生体制改革的意见》提出“建立实用共享的医药卫生信息系统”，健康信息系统互操作成为医疗卫生体制改革的重要一环；2013年12月，《关于加快推进人口健康信息化建设的指导意见》进一步明确了人口健康信息化的总体框架，实现健康信息系统互联互通成为人口健康信息化的核心任务[7]。

在已有工作的基础上，中国提出建设国家、省、地市和县四级人口健康信息平台来实现健康信息系统互操作；并明确提出在2020年全面建成互联互通的四级信息平台，实现全员人口信息、电子健康档案和电子病历数据库基本覆盖全国人口并整合共享。目前，部分地区已建成县级、地市级、甚至省级人口健康信息平台，健康信息系统互操作实践正在全力推进。例如，重慶市人口健康信息平台已通过国家三级认证，人口信息覆盖率达到98%[8]。

12美国健康信息系统互操作实践

2004年4月，美国第1335号总统令提出成立健康信息技术国家协调者办公室（Office of the National Coordinator for Health Information Technology，ONC），推动建设具有互操作能力的健康信息技术基础设施[9]；2008年6月，《联邦健康信息技术战略规划：2008-2012》提出尽快实现健康信息系统互操作、促进健康数据流动[10]；2009年2月，《面向经济和临床健康的健康信息技术法案（Health Information Technology for Economic and Clinical Health，HITECH）》决定投入220亿美元，健康信息系统互操作全面加速[11]；2015年9月，《联邦健康信息技术战略规划：2015-2020》提出尽快实现健康信息系统的无缝互操作[12]。

针对美国医疗服务体系实际状况，美国提出通过建立非营利的区域健康信息组织（Regional Health Information Organization，RHIO），搭建国家健康信息网络（Nationwide Health Information Network，NHIN），实现健康信息系统互操作；计划在2024年实现全国范围内健康信息系统的互操作，并且给出了明确的路线图和详细的行动计划[13]。目前，已经出现了在特定区域或RHIO范围内实现健康信息系统互操作的大量成功案例[13]。

2分析框架与资料收集

21分析框架

美国ONC办公室提出从增强数据交换能力、增加电子健康数据交换、改善医疗服务3个方面评估国家健康信息系统互操作进程[13]；经合组织（Organization for Economic Co-operation and Development，OECD）则从电子健康数据交换能够支持的功能范围出发，设计了评估国家健康信息系统互操作的具体指标[14]。ONC提出的框架是面向未来的，不仅考虑健康数据交换本身，而且关注互操作给医疗健康带来的影响；OECD提出的框架则相对简单，但是不能有效反映健康信息系统互操作进程。另外，上述两个框架也不是从大数据应用角度出发构建的。本文基于上述两个框架，面向大数据应用，并且结合IEEE关于互操作的定义，从健康信息系统和数据交换平台应具备的数据交换能力和数据使用能力出发，提出一个比较分析中美健康信息系统互操作能力的理论框架，如图1所示。

健康信息系统是指医疗服务机构建设的各种信息系统，包括医院信息系统（Hospital Information System，HIS）、实验室信息管理系统（Laboratory Information System，LIS）、电子病历（Electronic Health Record，EHR）、医学影像存档与通讯系统（Picture Archiving and Communication Systems，PACS）等；数据交换平台是指为了实现健康数据交换共享而搭建的各类健康数据交换平台。在我国数据交换平台是四级人口健康信息平台，在美国则是健康信息平台（Health Information Exchange，HIE）。健康信息系统之间的互操作是基于数据交换平台实现的，数据交换平台为健康信息系统互操作提供了一个“数据通道”。

对健康信息系统互操作能力的评价分析应充分考虑数据交换平台提供的“通道”能力。数据交换平台的通道能力在数据交换方面表现为数据汇聚能力，即能够汇聚多大范围内的健康数据，可以从汇聚数据的范围、汇聚数据的存储机制以及汇聚数据的时效性3个方面进行考察；在数据使用方面则表现为大数据分析（Big Data Analyses，BDA）能力，即数据交换平台能够对汇聚得到的健康数据进行什么样的分析，可以从面向个人层面的大数据分析、面向医疗健康行业层面的大数据分析以及面向人口发展的大数据分析3个方面进行考察。

在健康信息系统自身方面，则应重点分析各类医疗服务机构的众多健康信息系统如何交换和使用数据交换平台中的数据。在数据交换能力方面，重点是分析各种健康信息系统向数据交换平台提供数据的能力，提供数据的前提是健康信息系统能够连入到数据交换平台，应首先分析健康信息系统有效连入数据交换平台的程度，然后是分析能够提供多少健康数据（数量）以及提供健康数据的质量如何（质量）；在数据使用能力方面，重点则是分析各类医疗服务机构将数据交换平台中的数据融合到自身健康信息系统的数据之中提供精准医疗服务、开展医疗协同的能力。

22资料收集

包含3个渠道：一是采用逐条浏览的方式从国家卫生和计划生育委员会网站、美国ONC办公室网站（www.healthit.gov）收集相关规划、政策和标准文件；二是使用搜索引擎（百度和必应），以“人口健康信息平台”、“互操作”、“Health Information Exchange”、“Health Interoperability”等关键词收集相关新闻报道、专家官员讲话；三是以上述关键词从文献数据库（中国知网、Elsevier等）收集2010年以来研究中美健康信息系统互操作的学术文献。

3比较分析

31数据汇聚能力

我国是由卫生行政机构负责搭建国家、省、地市、县四级人口健康信息平台。地市及县级区域信息平台负责联通区域内各类卫生计生机构的健康信息系统；省级信息平台数据同步来源于辖区内地市、县级信息平台，形成全省（区、市）居民电子健康档案索引库；国家平台数据主要来源于省级平台[7]。同时，从国家、省级层面制定了全面的健康信息标准，包括健康数据交换共享标准、信息系统互联互通标准[15]。可见，我国数据交换平台具有较强的数据汇聚能力，能够在区域（市、县）、省级、国家层面实现数据汇聚，区域层面直接存储相应的健康数据，能够满足区域内医疗机构对健康数据实时访问的需求，时效性强；在省级、国家层面虽然并不直接存储健康数据，但是会存储健康数据索引，通过统一标识符迅速定位相关数据的存储位置，实现健康数据的跨区域、跨省市交换共享。

美国联邦政府成立了行政机构ONC负责推进建立国家健康信息网络（Nationwide Health Information Network，NHIN），但在区域层面主要是通过区域健康信息组织（Regional Health Information Organization，RHIO）搭建数据交换平台，而RHIO是一种非营利组织[13]。目前，在特定地理区域、特定组织内或者特定技术开发者范围内成功搭建了数据交换平台，但在全国范围内推进搭建数据交换平台遇到诸多困难，其中之一是已经搭建的区域数据交换平台采用了不同的标准规范，打通这些平台需要协调公共部门、交换机构以及私立医疗机构之间的利益[16]。可见，美国在RHIO范围之内能够汇聚相应医疗机构的健康数据，但并不存储相关健康数据，直接通过在线请求的方式实现数据交换共享；在国家范围内，健康数据汇聚的机制还没有完全确定，需要破除的障碍还比较多。

相比美国而言，我国健康数据交换平台的数据汇聚能力要强一些，二者比较结果见表1。表1中美健康数据交换平台的数据聚合能力比较

方面中国美国范围能够在区域（市、县）、省级、国家层面实现健康数据汇聚。在RHIO范圍内，能够实现健康数据汇聚；在国家层面，汇聚障碍多。存储在区域层面，直接存储健康数据；在省级、国家层面，存储健康数据索引。〖〗不存储相关健康数据，直接通过在线请求的方式交换健康数据。时效在区域层面，能够满足实时访问需求；在省级、国家层面通过统一标识符迅速定位健康数据。在RHIO范围内，能够满足健康数据的实时访问需求；在国家层面，相应的机制尚不明确。

32数据提供能力

医院和基层医疗卫生机构是我国医疗服务机构的主体。为了促进医院有效连入人口健康信息平台，很多地方卫生行政机构组织实施了“数字化医院”评估工作[17]。由于基层医疗卫生机构地理分布广泛、信息化水平发展不一致，存在非常大的连入困难。为此，国家鼓励省级层面建设统一的基层医疗卫生机构信息系统，整体连入人口健康信息平台[18]。另外，国家全力推进的医疗服务“一卡通”工程，也有力促进了医疗服务机构将其健康信息系统连入人口健康信息平台[19]。就我国制定的健康数据共享标准而言，健康信息系统能够向人口健康信息平台提供的健康数据十分广泛，包括个人从出生到死亡的全部医疗健康数据[15]；但是从实践角度而言，实际提供的健康数据还很不理想，很多官员在讲话中指出“目前医疗服务机构向人口健康信息平台提供健康数据的积极性并不高”，尤其是高级别的三级甲等医院。同时，相关医疗机构提供的健康数据质量也很不乐观，常常很多字段空白，而且很不及时。

美国医疗服务机构以私立医院为主，为了推动医疗服务机构连入HIE平台，美国通过发放补贴的方式促进电子健康档案（EHR）的有意义应用（Meaningful Use）[20]。HITECH法案中，有180亿美金用于鼓励医院和医生采纳电子健康档案[11]。2013年的调查数据显示，30%的医院参与了HIE平台，呈现出明显增长趋势；但是74%的HIE项目都挣扎于如何建立可持续的商业模式[21]。很多学者提出为进一步增强医院连入到HIE平台的能力，需要持续进行资金补贴，将HIE视作一种公共物品；同时，还应进一步加强州政府在建立NHIN的作用[16]。从美国制度的健康数据共享标准看，健康信息系统仅需要提供非常少量的健康数据，只有在有实际需求时定向的“点对点”提供，而且在实践上取得了不错的进展，但是主要限于同一个HIE平台内部。由于对医疗责任界定较为明确、对健康数据隐私安全和保护的法律要求较为规范，实际提供的健康数据质量也能够得到保证。

可见，我国在推进健康信息系统连入人口健康信息平台方面具有优势，但是在实际提供健康数据的数量和质量方面还有待进一步改进。二者比较结果见表2。表2中美健康信息系统的数据提供能力比较

方面中国美国连入度行政化方式推进医院连入人口健康信息平台；建设统一的基层医疗卫生机构信息系统。资金补贴的方式促进医疗服务机构连入HIE平台，但是建立可持续的商业模式困难巨大。数量理论上可以提供的健康数据非常多，但实际提供的不理想。仅要求提供少量的健康数据，但在HIE内部，健康数据提供数量很大。质量提供的健康数据质量很不乐观。提供的健康数据质量能够得到保证。

33数据融合能力

根据我国人口健康信息平台的规划，基于健康数据交换共享，医疗服务机构能够将患者数据融于精准服务当中，包括医学摘要、电子处方、就诊服务、医嘱交互、预约诊疗、LIS、ETP等方面；能够支持转诊、医保、病案管理、统计分析、健康卡管理等医疗协同应用[22]。患者也可以利用互联网建立个人健康档案，由医生在线上提供病情评估、预警提醒、约诊等服务，市民就医成本有望降低10%[23]。但是从实际进展看，由于我国还没有建立起有效的分级诊疗制度，目前医疗服务机构对健康数据交换共享的应用还不是很普遍，仅有少量基于商业模式驱动的应用取得了较好成效。

美国推进EHR的有意义使用分为3个阶段：①电子化方式获取标准化健康数据，并使用这些数据跟踪关键诊断条件、沟通协同业务、促进病人及其家人参与；②更为严格的健康数据交换，增加电子处方和融合实验结果的要求，电子化传输病人诊断总结，更多病人可控的数据；③提高质量、安全性和效率进而改善健康结果，支持国家决策，实施以病人为中心的病人数据综合管理[24]。2014年，80%的医院就可以通过电子化方式查询其他医疗机构健康信息系统里存放的健康数据，一定区域范围内的应用已经取得较好成效[13]。

美国在推进医疗机构融合使用健康数据方面的经验值得我们借鉴，二者比较结果见表3。表3中美健康信息系统的数据融合能力比较

方面中国美国精准

服务可以开展的精准服务较为广泛，实际上仅有少量应用取得成效。在电子化查询其他医疗机构存放的健康数据方面取得了非常好的进展。医疗

协同由于没有建立起有效的分级诊疗制度，医疗协同成效不明显。具有完善的就诊和转诊制度，在医疗协同方面制定了明确的实施步骤。

34大数据分析能力

我國将统筹建设和深化涵盖卫生计生各项业务领域的公共卫生、计划生育、医疗服务、医疗保障、药品管理、综合管理等六大重点业务应用系统，实现面向个人、行业以及人口的健康数据整合、推进医疗健康大数据的分析和应用。在个人层面，将为每个居民建立个人健康档案，并实现电子病历与电子健康档案数据的实时更新；在行业层面，将整合医疗、医保、医药、科研等健康数据，满足医疗和科研对大数据的需要；在人口层面，将基于大数据分析支撑人口健康战略决策和精细化服务管理[7]。在3个层面，规划开展的大数据分析和应用非常多；一些地方医疗卫生机构也已经着手建立医疗健康大数据平台。

美国将推进健康信息系统互操作的最终目标分为4个方面：①促进个人为中心和自我管理的健康医疗；②改革医疗服务和社区卫生；③促进研究、科学知识和创新；④增强国家健康IT基础设施[13]。从长远目标上看，美国也规划在个人、行业、人口等3个层面开展大数据分析；并且基于已有数据整合，在医疗服务机构、HIE层面也已经出现了比较好的健康大数据分析应用。

由于基于健康大数据还处于发展和建设之中，大数据分析能力还没有完全呈现出来。从规划方案看，中美两国数据交换平台的大数据分析能力是大致相当的，二者比较结果见表4。表4中美健康数据交换平台的大数据分析能力比较

方面中国美国面向个人的

大数据分析为每个居民建立个人健康档案，实现健康数据的实时更新。〖〗促进个人为中心和自我管理的健康医疗。面向行业的

大数据分析整合医疗、医保、医药、科研等数据，满足各方大数据需要。改进医疗服务，促进研究、科学知识和创新。面向人口的

大数据分析支撑人口健康战略决策和精细化服务管理。服务于人口健康的整体发展需要。4研究发现与启示

通过从大数据应用角度比较分析中美健康信息系统互操作能力，可以发现我国推进健康信息系统互操作的方案和实践在数据交换能力方面具有明显优势，但在数据使用能力方面需要改进的地方还比较多。从长远看，应着力推进健康数据的使用，尤其是推进在精准服务和医疗协同方面的运用，通过“数据使用”促进医疗服务机构提供更多、更优质的健康数据，从而为面向个人、行业和人口层面的大数据分析提供扎实的健康数据基础。

41强大的数据交换能力能够为我国医疗健康大数据提供通道相较于美国而言，由于我国医疗服务坚持政府主导与市场机制相结合、坚持公立医院的公益性，能够依托卫生行政机构推动建立四级人口健康信息平台，要求公立医院和基层医疗卫生机构连入统一人口健康信息平台，确保健康数据交换平台和健康信息系统具备很强的数据交换能力。囊括各层级医院、众多基层医疗卫生机构健康信息系统，在全国范围内互操作能够为我国医疗健康大数据发展和应用提供有效的数据通道。

42提升数据使用能力才能真正丰富我国医疗健康大数据来源与美国相比，我国健康数据交换平台和健康信息系统的数据使用能力相对不足，取得的成效还不突出。这在一定程度上反映出我国推进信息化建设一致存在的“先建设、有应用”特点。但是，信息化建设投入巨大、技术设备更新换代快，不能得到实际应用，将会造成很大浪费。鉴于我国人口健康信息平台具有强大的通道能力，应充分运用制度优势，包括改进医保报销方式、加强监督管理、推动建立有效的商业模式等，促使医疗服务机构主动向人口健康信息平台提供健康数据并且切实使用交换得到的健康数据。

43保障健康数据安全才能切实推进我国医疗健康大数据应用我国医疗服务机构不愿意向人口健康信息平台提供数据，也不愿意使用交换得到数据的一个重要原因是担心健康数据的安全。对医疗服务机构而言，基于人口健康信息平台实现健康信息系统互操作意味着原本仅在机构内部可以查询和管理的数据现在可以在区域、全省甚至全国范围内查询，大大减弱了它们对健康数据的安全控制能力，导致它们非常担忧一旦出现问题会承担相应的责任。甚至有人提到，健康信息系统互操作会对医护人员造成巨大的压力，担心由于健康数据交换共享带来更多医疗纠纷。保障健康数据安全才能消除各方顾虑。

5结语

在应用大数据促进产业转型、改进公共服务过程中，实现领域内相关信息系统互操作是一项基础工作。在各国促进大数据发展的政策中，都在全力推进实现领域信息系统互操作。本文面向大数据应用，结合IEEE关于互操作的定义，从数据交换能力和数据使用能力出发，提出一个比较分析中美健康信息系统互操作能力的理论框架，并从多个渠道收集相关资料，深入比较分析了中美健康领域推进信息系统互操作的方案和实践。构建的理论框架、提出的对策建议对研究和推动面向大数据应用的领域信息系统互操作具有重要的参考价值。在未来研究中，将进一步深入研究在相关领域推进数据交换共享、开展大数据分析的机制和策略。

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（本文责任编辑：孙国雷）